RU208537U1

RU208537U1 - MULTI-CHANNEL VIDEOANDOSCOPE

Info

Publication number: RU208537U1
Application number: RU2021124187U
Authority: RU
Inventors: Артём Харисович Ахмеров; Роман Сергеевич Сарычев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные технологии"
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2021-12-23

Abstract

Полезная модель относится к эндоскопическим системам, которые используются для обследования паровых турбин во время обслуживания и ремонта и при испытаниях турбин. Видеоэндоскоп содержит устройство записи изображений и выполнен с возможностью передачи записей изображений от устройства записи изображений изнутри турбины к устройству обработки данных, головка видеоэндоскопа выполнена многоканальной, состоящей из нескольких малогабаритных видеокамер, также содержит подсветку, состоящую из управляемых основной светодиодной подсветки и структурированной подсветки, состоящей из источника излучения и структурированного рассеивателя. Техническим результатом является получение снимков за один оборот турбины без необходимости перепозиционирования самого устройства съемки, что приводит к сокращению времени обследования и к повышению точности полученных данных. 2 ил.The utility model relates to endoscopic systems that are used to inspect steam turbines during maintenance and repair and when testing turbines. The video endoscope contains an image recording device and is configured to transfer image recordings from the image recording device from inside the turbine to the data processing device. radiation source and structured diffuser. The technical result is to obtain images for one revolution of the turbine without the need to reposition the imaging device itself, which leads to a reduction in examination time and an increase in the accuracy of the data obtained. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к эндоскопическим системам, которые используются для обследования паровых турбин во время обслуживания и ремонта и при испытаниях турбин.The utility model relates to endoscopic systems that are used to inspect steam turbines during maintenance and repair and when testing turbines.

Из уровня техники известен эндоскоп для контроля механических деталей (патент на изобретение № 2686393, опубл. 25.04.2019 Бюл. № 12), содержащий эндоскопическую головку, содержащую устройство частотного контроля с датчиком вибраций, устройство отображения изображений, снимаемых через указанную эндоскопическую головку, и удлиненный элемент, соединенный с эндоскопической головкой. Эндоскопическая головка содержит контактный элемент для механического возбуждения объекта частотного контроля посредством единственного удара и привод для подачи единственного импульса на объект частотного контроля через указанный контактный элемент. Недостатками данного технического решения являются малое поле зрения эндоскопической головки, а также наличие у нее гибкого элемента, препятствующего точному позиционированию эндоскопической головки и автоматизации процесса измерений.An endoscope for inspection of mechanical parts is known from the prior art (patent for invention No. 2686393, publ. 04/25/2019 Bull. No. 12), containing an endoscopic head containing a frequency control device with a vibration sensor, a display device for images taken through the specified endoscopic head, and an elongated member connected to an endoscopic head. The endoscopic head contains a contact element for mechanical excitation of the object of frequency control by means of a single blow and a drive for supplying a single pulse to the object of frequency control through the specified contact element. The disadvantages of this technical solution are the small field of view of the endoscopic head, as well as the presence of a flexible element that prevents accurate positioning of the endoscopic head and automation of the measurement process.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является эндоскопическая система для обследования газовых турбин (RU 2610973, опубл. 17.02.2017 Бюл. № 5), содержащая эндоскоп и устройство обработки данных, причем эндоскоп содержит устройство записи изображений и выполнен с возможностью передачи записей изображений от устройства записи изображений изнутри газовой турбины к устройству обработки данных, выполненная с возможностью позиционирования и ориентирования в газовой турбине эндоскопа с устройством записи изображений, введенного в газовую турбину определенным образом. Во время использования эндоскопическую головку вводят в ограниченное и труднодоступное пространство и визуально направляют к объекту частотного контроля при помощи изображений, снимаемых видеокамерой при освещении от осветительного устройства. Недостатком данного технического решения является недостаточность поля зрения эндоскопической головки, вызывающая необходимость осуществления перепозиционирования при проведении мониторинга.The closest to the claimed technical solution is an endoscopic system for examining gas turbines (RU 2610973, publ. 17.02.2017 bull. No. 5), containing an endoscope and a data processing device, and the endoscope contains an image recording device and is configured to transmit image records from the device recording images from the inside of the gas turbine to a data processing device, configured to position and orient an endoscope in the gas turbine with an image recording device inserted into the gas turbine in a certain way. During use, the endoscopic head is inserted into a limited and hard-to-reach space and visually guided to the frequency monitoring object using images captured by a video camera under illumination from a lighting device. The disadvantage of this technical solution is the insufficient field of view of the endoscopic head, which necessitates repositioning during monitoring.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка устройства, в котором устраняется необходимость перепозиционирования эндоскопа в турбине во время мониторинга.The problem to be solved by the claimed utility model is the development of a device that eliminates the need to reposition the endoscope in the turbine during monitoring.

Данная задача решается тем, что видеоэндоскоп содержит устройство записи изображений и выполнен с возможностью передачи записей изображений от устройства записи изображений изнутри турбины к устройству обработки данных, головка видеоэндоскопа выполнена многоканальной, состоящей из нескольких малогабаритных видеокамер, также содержит подсветку, состоящую из управляемых основной светодиодной подсветки и структурированной подсветки, состоящей из источника излучения и структурированного рассеивателя.This problem is solved in that the video endoscope contains an image recording device and is configured to transfer image recordings from the image recording device inside the turbine to the data processing device, the video endoscope head is multichannel, consisting of several small-sized video cameras, and also contains a backlight consisting of controlled main LED backlights and a structured illumination consisting of a radiation source and a structured diffuser.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение снимков за один оборот турбины без необходимости перепозиционирования самого устройства съемки, что приводит к сокращению времени обследования и к повышению точности полученных данных. The technical result provided by the given set of features is to obtain images in one turbine revolution without the need to reposition the acquisition device itself, which leads to a reduction in the examination time and to an increase in the accuracy of the data obtained.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображеноThe utility model is illustrated by drawings, which show

на фиг. 1 - устройство видеоголовки,in fig. 1 - video head device,

на фиг.2 - принцип работы структурированной подсветки,figure 2 - the principle of structured lighting,

гдеwhere

1 - основание корпуса головки,1 - base of the head body,

2 - крышка корпуса головки,2 - head body cover,

3 – видеокамера,3 - video camera,

4 - электронная плата,4 - electronic board,

5 - светодиодная подсветка,5 - LED backlight,

6 - структурированная подсветка,6 - structured lighting,

7 - преобразователь дифференциальной сигнальной линии,7 - differential signal line converter,

8 – разъем,8 - connector,

9 – кабель,9 - cable

10 - источник излучения,10 - radiation source,

11 - структурированный рассеиватель,11 - structured diffuser,

12 - периодический рисунок, создаваемый структурированной подсветкой.12 is a periodic pattern produced by structured lighting.

Многоканальный видеоэндоскоп включает в себя многоканальную видеоголовку, позволяющую охватить всю контролируемую часть лопатки в пределах одного цикла съемки. Видеоэндоскоп также содержит устройство записи видео и выполнен с возможностью передачи записей видео от устройства записи видео изнутри турбины к устройству обработки данных.The multichannel video endoscope includes a multichannel video head that allows you to cover the entire controlled part of the blade within one shooting cycle. The video endoscope also contains a video recording device and is configured to transfer video recordings from the video recording device from inside the turbine to the data processing device.

Многоканальная видеоголовка представляет собой оптико-электронное устройство, состоящее из нескольких малогабаритных видеокамер 3, устанавливаемых на общей электронной плате 4 на определенном расстоянии друг от друга b, и заключенных в единый корпус. Расстояние b между видеокамерами зависит от поля зрения каждой отдельной камеры и дистанции до контролируемого объекта, причем пересечение полей зрения двух соседних камер в плоскости установки контролируемого объекта должно составлять не менее 20%. Корпус состоит из основания 1, на котором крепится электронная плата, и крышки 2, которая имеет отверстия для видеокамер 3 и подсветки.The multichannel video head is an optoelectronic device consisting of several small-sized video cameras 3 installed on a common electronic board 4 at a certain distance from each other b, and enclosed in a single housing. The distance b between cameras depends on the field of view of each individual camera and the distance to the monitored object, and the intersection of the fields of view of two adjacent cameras in the installation plane of the monitored object must be at least 20%. The body consists of a base 1, on which the electronic board is mounted, and a cover 2, which has holes for video cameras 3 and backlighting.

Количество видеокамер зависит от размеров контролируемых областей поверхностей исследуемых объектов, дистанции съемки и полей зрения каждой отдельной камеры. Оно выбирается таким образом, чтобы общее поле зрения видеоголовки полностью охватывало контролируемую область поверхности объекта. Максимальное количество камер ограничивается как размерами доступного для их установки пространства, так и пропускной способностью линии передачи данных.The number of video cameras depends on the size of the controlled areas of the surfaces of the objects under study, the shooting distance and the fields of view of each individual camera. It is chosen in such a way that the total field of view of the video head completely covers the controlled area of the object surface. The maximum number of cameras is limited by both the size of the space available for their installation and the bandwidth of the data transmission line.

В состав видеоголовки также включается управляемая основная светодиодная подсветка 5, которую можно использовать как в постоянном, так и в импульсном режиме. Помимо основной подсветки, видеоголовка включает в себя структурированную подсветку 6, предназначенную для определения масштабного коэффициента для различных участков получаемых изображений.The video head also includes a controllable main LED backlight 5, which can be used both in constant and pulsed modes. In addition to the main illumination, the video head includes a structured illumination 6 designed to determine the scale factor for different areas of the resulting images.

Структурированная подсветка состоит из источника излучения и структурированного рассеивателя. Предпочтительной является реализация структурированной подсветки на базе малогабаритного монохроматического источника излучения, например, лазерного диода, и дифракционной решетки, выполняющей функцию рассеивателя.The structured illumination consists of a light source and a structured diffuser. It is preferable to implement structured illumination based on a small-sized monochromatic radiation source, for example, a laser diode, and a diffraction grating that acts as a diffuser.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Многоканальная видеоголовка устанавливается на конце жесткой штанги устройства ввода, предназначенного для контроля глубины и направления обзора. Глубина и направление обзора задаются отдельно для каждой осматриваемой ступени. Осуществляется ввод многоканальной видеоголовки в турбину и закрепление ее на заданной глубине с требуемым углом поворота. На кабель 9 подается напряжение питания - многоканальная видеоголовка переходит в рабочий режим. В рабочем режиме производится съемка одиночных кадров либо видеопотока и их передача по низковольтной дифференциальной линии передачи данных на внешнее управляющее устройство. При этом подсветка 5 и структурированная подсветка 6 могут работать как в постоянном, так и в импульсном режиме, в зависимости от поставленной задачи и скорости перемещения деталей турбины. Многоканальная видеоголовка позволяет захватить всю контролируемую область деталей проточной части турбины в пределах одной операции съемки, в связи с чем исключается необходимость изменения глубины ввода видеоголовки. Предварительная обработка изображений включает в себя разноракурсное комплексирование («сшивку») нескольких изображений разных видеоканалов, полученных в один момент времени, и определение регионального масштаба по изображению структурированной подсветки. Предварительная обработка изображений может осуществляться как внешним управляющим устройством, так и вычислительным устройством, встраиваемым в многоканальную видеоголовку.The multichannel video head is mounted on the end of a rigid rod of an input device designed to control the depth and direction of view. The depth and direction of view are set separately for each inspected step. The multichannel video head is inserted into the turbine and fixed at a given depth with a required rotation angle. Power supply voltage is applied to cable 9 - the multichannel video head switches to operating mode. In the operating mode, single frames or a video stream are captured and transmitted via a low-voltage differential data transmission line to an external control device. In this case, the illumination 5 and structured illumination 6 can operate both in constant and pulsed modes, depending on the task and the speed of movement of the turbine parts. The multichannel video head allows you to capture the entire controlled area of the turbine flow path parts within one shooting operation, which eliminates the need to change the video head insertion depth. Pre-processing of images includes multi-angle integration ("stitching") of several images of different video channels obtained at the same time, and determination of the regional scale from the structured illumination image. Pre-processing of images can be carried out both by an external control device and by a computing device built into a multichannel video head.

Таким образом, заявленная конструкция позволяет устранить необходимость перепозиционирования эндоскопа в турбине.Thus, the claimed design eliminates the need to reposition the endoscope in the turbine.

Claims

A video endoscope containing an image recording device adapted to transfer image recordings from an image recording device to a data processing device, characterized in that the video endoscope body consists of a base on which an electronic board is attached and a cover that has openings for video cameras and illumination, a video endoscope also includes a multichannel video head, which is an optoelectronic device consisting of several small-sized video cameras installed on an electronic board at a distance from each other, and the intersection of the fields of view of two adjacent cameras in the installation plane of the monitored object is at least 20%, the video endoscope is also contains a backlight consisting of a controllable main LED backlight and a structured backlight consisting of a radiation source and a structured diffuser.